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水性樹脂水性環氧樹脂的幾大體系

2019-04-19

  水性環氧樹脂以其杰出性能包括環保性能,已成為水性產品體系中最受人們重視和最重要的一支。據中國環氧樹脂行業協會專家稱,目前水性環氧樹脂已形成4大體系,在不同的領域或不同的要求下發揮著作用。

  一、型水性環氧樹脂體系。由低分子量的液體環氧樹脂(環氧當量在190左右)和水性環氧固化劑組成。這類體系中的環氧樹脂一般預先不乳化,而由水性環氧固化劑在使用前混合乳化,因而這類固化劑必須既是交聯劑又是乳化劑。水性環氧固化劑合成時是以多乙烯多胺為基礎,通過在其分子中引入具有表面活性作用的分子鏈段使其成為兩親性分子,能夠很好地分散或溶解在水中,從而對低分子量的液體環氧樹脂具有良好的乳化作用。

  型水性環氧樹脂體系的優點是可配成零VOC(Volatile organic compound)和NHAP(Non-hazardous air pollutant)的涂料,涂膜硬度增長較快。中國環氧樹脂行業協會專家認為其缺點是:采用的樹脂是低分子量的液體環氧樹脂,在水分蒸發后仍需要經過一定的反應時間才能達到表干;體系的粘度隨擱置時間的延長而快速增加,表現為適用期短(約為2~4小時);并且在適用期范圍內體系流變性能也不穩定。

  二、型水性環氧樹脂體系。由高分子量的固體環氧樹脂乳液和水性環氧固化劑組成[18]。環氧樹脂是親油性分子,其親水親油平衡值(HLB)小于3,要得到穩定的水性環氧樹脂乳液,應在其分子中引入具有表面活性作用的親水鏈段,如聚氧乙烯聚氧丙烯鏈段,同時在引入這種鏈段后交聯形成的網鏈分子量有所提高、交聯密度下降,所以對涂膜有一定的增韌作用。實際上使用的大多數高分子量固體環氧樹脂乳液都是以低分子量的液體環氧樹脂為原料,采用含聚氧乙烯聚氧丙烯鏈段的環氧丙基醚通過雙酚A擴鏈和低分子量環氧樹脂反應,將聚氧乙烯聚氧丙烯鏈段引入到環氧樹脂分子鏈中,該產物用水和乙二醇醚類稀釋就可得到穩定的水性環氧樹脂乳液。據中國環氧樹脂行業協會專家介紹,由于Ⅱ型水性環氧樹脂體系中的環氧樹脂已預先配成乳液,不需要水性環氧固化劑再對環氧樹脂進行乳化,因而只需具有交聯劑的功能。水性環氧樹脂體系的固化反應是水性環氧固化劑分子中的胺基與環氧樹脂分子中的環氧基反應,而高分子量環氧樹脂的反應活性較低分子量環氧樹脂小,因此Ⅱ型水性環氧樹脂體系的適用期較Ⅰ型的長,但同時也造成涂膜的硬度增加緩慢。加入少量成膜助劑可改善Ⅱ型水性環氧樹脂體系的成膜性能,Ⅱ型水性環氧樹脂體系涂膜后一旦水分蒸發,即使環氧樹脂還未交聯固化也已成固體狀態達到表干的要求,因而Ⅱ型水性環氧樹脂體系的表干時間較Ⅰ型的短。

  三、型水性環氧樹脂體系。由低分子量的液體環氧樹脂乳液和水性環氧固化劑組成,低分子量液體環氧樹脂乳液一般采用相反轉技術制備。為了克服外加低分子量表面活性劑乳化環氧樹脂的缺點,開發出新型的反應性環氧樹脂乳化劑。通過將具有表面活性作用的分子鏈段結合到環氧樹脂分子鏈中,這樣該乳化劑分子中既含有表面活性作用的鏈段(親水鏈段),又含有環氧樹脂鏈段(親油鏈段),大大改善了乳化劑與環氧樹脂的相容性。然后用該乳化劑并借助于相反轉技術就可配制分散相平均粒徑為約1~2μm的低分子量液體環氧樹脂乳液。同時該反應性乳化劑分子末端還含有環氧基,可與水性環氧固化劑分子中的胺基反應,成膜后乳化劑分子不會從固化體系中析出,并對涂膜有一定的增韌作用。

  四、型水性環氧樹脂體系。由水性環氧樹脂乳液和聚氨酯改性環氧固化劑組成,環氧樹脂涂料具有附著力高、絕緣性能好、硬度高等優點,但形成的涂膜的柔韌性和耐磨性則不及聚氨酯涂料,因此用適量的聚氨酯改性環氧樹脂,可制得綜合性能良好的聚氨酯改性環氧固化劑,用它來固化水性環氧樹脂乳液可以改善水性環氧樹脂涂料的性能。聚氨酯改性環氧固化劑的具體合成路線為聚氨酯首先和聚醚多元醇反應,在聚氨酯分子鏈中引入親水基團,制得聚氨酯預聚物,再將此預聚物與環氧樹脂進行接枝反應,反應結束后加入三乙胺中和成鹽,同時在水相中進行擴鏈和分散。

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